Oficjalne zakończenie misji rozszerzonej nastąpiło 17 marca 2013 r. Następnie 18 marca sonda rozpoczęła realizację drugiej misji rozszerzonej (XM2). Do jej celów zaliczało się znalezienie odpowiedzi na 6 pytań które pojawiły się podczas analiz danych z misji podstawowej i XM1. Do problemów tych zaliczało się: aktywne, zachodzące obecnie procesy kształtujące powierzchnię Merkurego; sposób ewolucji deformacji tektonicznych w czasie; sposób ewolucji materiału wulkanicznego w czasie; charakterystyki osadów w północnej strefie polarnej; konsekwencje precypitacji jonów i elektronów na powierzchnię; oraz sposób odpowiedzi egzosfery i magnetosfery na wzmożoną aktywność Słońca podczas maksimum cyklu słonecznego. W przypadku badań aktywnych procesów kształtujących powierzchnię chodziło głównie o przebadania zagłębień kształtujących się prawdopodobnie na skutek sublimacji materiałów lotnych. Proces ten, podobnie jak udział ruchów masowych nie był zrozumiały. Ponadto nieznane były procesy zmian właściwości optycznych świeżo dosuniętego materiału. Badania te polegały na obrazowaniu zagłębień za pomocą MDIS stereoskopowo w wysokiej rozdzielczości i multispektralnie oraz na pomiarach MASCS i EPPS nad zagłębieniami. Badania procesów tektonicznych miały na celu wyjaśnienie pochodzenia głównych systemów urwisk na planecie i określenie, czy są one związane z pasmami fałdów. Istotne było też określenie jak siły deformujące zmieniały się w czasie i kiedy ostatnio były aktywne. Obrazowanie globalne i altymetria wykazały, że ukształtowały się one podczas globalnego kurczenia się Merkurego. Dalsze badania tych utworów polegały na obrazowaniu za pomocą MDIS w wysokiej rozdzielczości i stereoskopowo oraz profilowaniu za pomocą MLA. Badania ewolucji materiałów wulkanicznych były rozszerzeniem badań form wulkanicznych za pomocą XRS. Różnice w składzie magmy w trakcie ewolucji Merkurego nie były zrozumiałe. Badania składu chemicznego materiałów znajdujących się na powierzchni, ich związków z głębokościami i zasięgami częściowych stopień, oraz porównania między składem lawy na powierzchni a lokalnie odsłoniętymi materiałami głębinowymi dostarczały nowych wskazówek łączących wulkanizm z termiczną i dynamiczną historią płaszcza Merkurego. Badania te polegały na celowanych obserwacjach wybranych utworów za pomocą MDIS z zastosowaniem 11 filtrów, mapowania równin na półkuli północnej za pomocą MDIS z użyciem 5 filtrów, oraz celowanych pomiarów MASCS i XRS. Badania osadów polarnych pozwalały na określenie fizycznych procesów odpowiedzialnych za kształtowanie różnych rodzajów pokładów w stale ocienionych kraterach. Posłużyło do tego obrazowanie za pomocą MDIS i pomiary odbijalności za pomocą MLA. Badania wpływu precypitacji jonów i elektronów na powierzchnię stały się istotne po odkryciu rozbłysków energetycznych elektronów, fluorescencji rentgenowskiej w powierzchni w czasie nocy, oraz gęstych szczytów magnetosfery zawierających wysokoenergetyczne ciężkie jony. Oddziaływania cząstek magnetosferycznych z powierzchnią mogły mieć istotny wkład do zmian zachodzących pod wpływem pogody kosmicznej i być też źródłem gazów w egzosferze. Badania tych procesów polegały na obserwacjach za pomocą EPPS i GRNS. Obejmowały one plazmę i cząstki energetyczne. Odpowiedź powierzchni była badana na podstawie danych MASCS i XRS. Wpływ poziomu aktywności słonecznej na magnetosferę i egzosferę był śledzony podczas maksimum cyklu słonecznego i w fazie spadku aktywności. W tym czasie występowała największa częstość rozbłysków słonecznych i typy zaburzeń ze strony Słońca nie występujące w innych okresach. Efekty powodowane przez Słońce w otoczeniu Merkurego mogły być więc odrębne od obserwowanych wcześniej. Śledzono je za pomocą MAG, EPPS i MASCS.
W listopadzie 2013 r sonda wykonała obserwacje dwóch komet - 2P Encke i 2012S1 ISON. Największe zbliżenie komety Encke do Merkurego miało miejsce miejsce 18 listopada, kilka dni przed jej przejściem przez peryhelium orbity. Znalazła się ona wtedy w odległości 0.0249 AU, tylko 9.7 razy dalej niż wysoki odległości Księżyca do Ziemi. Największe zbliżanie komety 2012S1 ISON nastąpiło 19 listopada, na 9 dni przed jej przejściem przez peryhelium (28 listopada, 0.0125 AU). Znalazła się ona wtedy w odległości 0.2420 AU od Merkurego. Obserwacje obu komet były wykonywane 02 26 października do 4 grudnia. W ich trakcie system MDIS wykonał 431 zdjęć komety Encke i 280 zdjęć komety ISON. Ponadto wykonano pomiary za pomocą spektrometrów MASCS i XRS.
W grudniu 2013 nastąpiła koniunkcja ze Słońcem, która okresowo zakłóciła komunikację z sondą.
Podczas misji XM2 wykonano seria manewrów korekcyjnych OCM podwyższających wysokość perycentrrum orbity. W ich trakcie zużyte zostało całe dostępne jeszcze paliwo. Paliwo ze zbiornika głównego zostało zużyte całkowicie w trakcie OCM-10. Manewry OCM-9, OCM-11 i OCM-12 wykorzystały natomiast prawie całe paliwo ze zbiornika dodatkowego. Bez tych manewrów sonda zderzyłaby się z powierzchnią 21 sierpnia 2014 r.
Manewr OCM-9 odbył się 17 lipca 2014 r o godzinie 14:52:43 UTC. Trwał on190 sekund. Zmiana szybkości wyniosła 5.02 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z wysokości 115 km do 156.4 km. Użyto do niego 2 większych silników kontroli orientacji oraz 4 mniejszych (z 12). Manewr ten został wykonany 26 miesięcy po OCM-8, był to najdłuższy okres pomiędzy manewrami korygującymi orbitę wokół Merkurego.
Manewr OCM-10 odbył się 12 września 2014 r o godzinie 15:54:29 UTC. Trwał 134.08 sekundy. Zmiana szybkości wyniosła 8.553 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 25.2 km do 93.7 km. Użyto do niego 4 dużych silników kontroli orientacji oraz 4 mniejszych.
Manewr OCM-11 odbył się 24 października 2014 r o godzinie 18:58:12 UTC. Trwał 149.88 sekundy. Zmiana szybkości wyniosła 19.341 m/s. Perycentrum orbity zostało podwiezione z 25.4 km do 184.4 km. Użyto do niego 4 dużych silników kontroli orientacji oraz 4 mniejszych. W tym czasie sonda znajdowała się w odległości 116.9 mln km od Ziemi. Sygnał biegł na nią przez 2 minuty i 29 sekund.
Pod koniec 2014 r opracowano metodę zastosowania helu używanego do podwyższania ciśnienia w systemie napędowym do wykonywania manewrów korekt orbity. Dzięki temu możliwe było przedłużenie misji o około miesiąc. Z zastosowaniem samego paliwa kolejny manewr (OCM-12) byłby ostatnim, a sonda uległaby deorbitacji pod koniec marca 2015 r. Była to innowacyjna metoda, do tej pory nigdy nie używano helu jako zimnego gazu wyrzucanego przez silniki hydrazynowe. Przedłużenie misji pozwalało na prowadzenie badań na niskiej orbicie. Stwarzało to okazję do wykonania pomiarów wewnętrznego pola magnetycznego w skali horyzontalnej mniejszej niż dotąd. Wysokość perycentrum na tej fazie misji obniżała się do 7 - 15 km. Pomiary pola magnetycznego na tak niskich wysokościach, połączone z danymi uzyskanymi na wcześniejszym etapie misji umożliwiały określenie źródeł jego zmienności. Ponadto pomiary NS pozwalały na zidentyfikowanie pokładów lodu w kraterach w dłuższych szerokościach północnych w rozdzielczości umożliwiającej ich przyporządkowanie do poszczególnych kraterów.
Manewr OCM-12 odbył się 21 stycznia 2015 r o godzinie 18:27:24 UTC. Trwał 109.12 sekundy. Zmiana szybkości wyniosła 9.633 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 25.7 km do 105.1 km. Użyto do niego 4 dużych silników kontroli orientacji oraz 8 mniejszych. Był to pierwszy manewr w którym do uzyskania zmiany szybkości wykorzystano zarówno paliwo (ze zbiornika dodatkowego) jak i hel. Zademonstrowało to przydatność tej metody. Dzięki temu można było zaplanować parametry dalszych manewrów na niskiej orbicie oraz dokładnie przewidzieć czas deorbitacji sondy.
Manewr OCM-13 został wykonany 18 marca 2015 r o godzinie 07:00 UTC. Trwał 32 sekundy. Zmiana szybkości wyniosła 3.07 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 11.6 do 34.4 km. Okres obiegu wynoszący przed manewrem 8 godzin i 16. minuty został zwiększony o 1.1 minuty. Użyto do niego 4 dużych silników kontroli orientacji oraz 4 mniejszych. Był to również pierwszy manewr w trakcie której kierunek zmiany szybkości był odchylony w stosunku do płaszczyzny orbity.
OCM-13 był pierwszym manewrem w trakcie krótkiego rozszerzenia drugiej misji rozszerzonej (XM2-Prime - XM2', Hovering Campaging). W jej trakcie zaplanowano pięć takich procedur, pozwalających na utrzymanie perycentrum w odległości 5 - 39 km od powierzchni. Faza XM-2' pozwalała na zebranie danych na najniższych możliwych wysokościach. 4 z tych manewrów przebiegały przy geometrii odmiennej niż używanej do tej pory, w trakcie zmierzchu lub świtu orbitalnego. Były one podobne do wykonywanych w trakcie lotu międzyplanetarnego, gdy obejmowały one 2 lub 3 segmenty w trakcie których używano różnych kombinacji silników. W trakcie fazy XM-2' podejście to zostało uproszczone. Używano tylko jednego zestawu silników i pojedynczej orientacji przestrzennej, co maksymalizowało zmianę szybkości uzyskiwaną na jednostkę paliwa. Ponieważ w trackie tej fazy Słońce znajdowało się blisko linii łączącej sondę z Ziemią (koniunkcja w dniach 7 - 12 kwietnia 2015 r) dokładność szacowania parametrów orbity sondy w trakcie dwóch manewrów (OMC-15 i OCM-16) uległa pogorszeniu. Wynikało to z faktu propagacji sygnału radiowego przez plazmę korony słonecznej, co zmieniało fazę i amplitudę sygnału wprowadzając szum. Z tego powodu ostatnie tygodnie trwania misji były dość skomplikowane pod względem nawigacyjnym. Konieczne było stałe monitorowanie wpływu pola grawitacyjnego Merkurego na perycentruim orbity w celu zaplanowania ewentualnych dodatkowych manewrów korekcyjnych.
Faza XM2' trwała aż do zakończenia misji. W jej trakcie głównymi używanymi instrumentami były MAG i GRNS / NS. Magnetometr MAG pozwolił na wykonanie pomiarów anomalii pola magnetycznego związanych ze skorupą, zwłaszcza nad północnym skrajem gładkich równin. Wcześniej takie anomalie zostały wyryte w trakcie pomiarów prowadzonych z wysokości ponad 70 km. Ponadto poszukiwano podobnych anomalii w innych obszarach planety. Obszar pomiarów obejmował około połowy powierzchni globu. Ponadto rozdzielczość czasowa tych pomiarów została poprawiona o 8 rzędów wielkości. Pomiary wykonywane na różnych wysokościach pozwalały również na oszacowanie głębokościach której znajdowało się źródło anomalii. Za pomocą GRNS / NS wykonano poszukiwania lodu wodnego w stale ocienionych kraterach w dużych szerokościach geograficznych na półkuli północnej. Sygnał świadczący o obecności lodu został wykryty już wcześniej, jednak dzięki pomiarom wykonywam na niskiej wysokości możliwe było wyszukanie go w większej ilości miejsc. Ponadto zwiększenie rozdzielczości przestrzennej umożliwiało rozpoznanie poszczególnych kraterów. Pozatym system MDIS dostarczał też zdjęć o wysokiej rozdzielczości.
Manewr OCM-14 został wykonany 2 kwietnia 2015 r o godzinie 20:30 UTC. Trwał 6.7 minuty. Zmiana szybkości wyniosła 3.11 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 5.5 do 27.5 km. Okres obiegu wynoszący przed manewrem 8 godzin i 18.9 minuty został zwiększony o 0.55 minuty. Użyto do niego 4 małych silników kontroli orientacj. Był to pierwszy manewr w którym użyto dwóch silników skierowany w stronę Słońca w stosunku do osłony przeciwsłonecznej od grudnia 2006 r. Od tego czasu upłynął okres 8 lat i 4 miesięcy. Pozwalało to na ochronę sondy przed Słońcem przy zmienionej geometrii manewru, gdy nie był on wykonywany w trakcie zmierzchu lub świtu orbitalnego.
Manewr OCM-15 został wykonany 6 kwietnia 2015 r, na 2 dni przed znacznym zaburzeniem komunikacji przez Słońce w trakcie koninukcji. Zmiana szybkości wyniosła 1.77 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 13.1 do 25.7 km. Okres obiegu wynoszący przed manewrem 8 godzin i 17.6 minuty został zwiększony o 1.2 minuty. Użyto do niego 4 małych silników kontroli orientacji, w tym dwóch silników skierowany w stronę Słońca w stosunku do osłony przeciwsłonecznej. W trakcie manewru zużyte zostało całe paliwo pozostałe w zbiorniku dodatkowym. Nastąpiło to szybciej niż szacowano. Zostało to automatycznie rozpoznane przez oprogramowanie pokładowe, dzięki czemu przez przez ostatnie 6 minut manewru przez silniki wyrzucany był tylko gazowy hel. Manewr przebiegł bez komplikacji, ale w jego trakcie uzyskano tylko 50% planowanego podniesienia orbity. Tak więc w celu osiągnięcia zakładanej orbity zaplanowano dodatkowy manewr silnikowy, oznaczony jako OCM-15a.
Manewr OCM-15a został wykonany 8 kwietnia 2015 r o 16:55:15 UTC. Zmiana szybkości wyniosła 1.94 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 18.2 do 29.1 km. Okres obiegu został zwiększony do 8 godzin i 20.3 minuty. Użyto do niego 4 silników kontroli orientacji o średnim ciągu skierowanych w tym samym kierunku co silnik główny. Używano tylko gazowego helu. Był to pierwszy manewr tego typu wykonany poza niską orbitą okołoziemską.
Manewr OCM-16 został wykonany 14 kwietnia 2015 r, na 2 dni po koniunkcji. rozpoczął się o 15:16:00 UTC. Zmiana szybkości wyniosła 0.98 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 6.5 do 13.5 km. Okres obiegu został zwiększony do 8 godzin i 20.7 minuty. Użyto do niego 4 silników kontroli orientacji o średnim ciągu skierowanych w tym samym kierunku co silnik główny.
Manewr OCM-17, ostatni z planowanych został wykonany 24 kwietnia 2015 r o 17:22:49 UTC. Zmiana szybkości wyniosła 1.53 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 8.3 do 18.2 km. Okres obiegu został zwiększony do 8 godzin i 21.2 minuty. Użyto do niego 4 silników kontroli orientacji o średnim ciągu skierowanych w tym samym kierunku co silnik główny.
28 kwietnia przeprowadzono dodatkowy manewr silnikowy, oznaczony jako OCM-18. Pozwolił on na opóźnienie czasu uderzenia w powierzchnię o jedną orbitę. Było to również ostatnie użycie silników w trakcie misji. Manewr rozpoczął się o 21:20 UTC i trwał 3.02 minuty. Zmiana szybkości wyniosła 0.45 m/s. Perycentrum orbity zostało podniesione z 5.3 do 6.3 km.
Misja zakończyła się zderzeniem z powierzchnią planety 30 kwietnia 2015 r. Ostatni śledzony obieg wokół Merkurego rozpoczął się o godzinie 15:15 UTC transmisją zdjęć i innych danych do stacji DSN w Madrycie. Użyto wtedy anteny odbiorczej o średnicy 70 metrów. Kolejna transmisja, odbierana za pomocą 34 metrowej anteny w stacji DSN w Madrycie rozpoczęła się o 18: 40 UTC. Następnie o 19:04 UTC łączność została przełączona tylko na radiolatarnię. Sygnał był monitorowany przez następne 25 minut. W tym czasie sonda schowała się za tarczę Merkurego i o 19:25 UTC sygnał został utracony. W trakcie ostatnich 3 minut tego okna komunikacyjnego pojazd zderzył się z powierzchnią. Nastąpiło to o godzinie 19:26:01.166 UTC. W przypadku nie zderzenia z powierzchnią pojazd powinien wyjść zza tarczy Merkurego o 19:38 UTC. Fakt zakończenia misji został powierzony o 19:40 UTC, gdy stacja DSN w Goldstone nie odebrała już sygnału z sondy. Przed zderzeniem pojazd przeleciał na wysokości kilku mil ponad basenem uderzeniowym Shakespeare. Miejsce spadku sondy znajdowało się w punkcie o współrzędnych 54.4398° N, 210.1205° E, 2438.790 km od środka Merkurego, na nienazwanym grzbiecie, niedaleko krateru Janacek. W trakcie zderzenia pojazd poruszał się z szybkością 3.91 km/s. Wielkość wytworzonego krateru została oszacowana na około 16 metrów. Jego obserwacje multispektralne w trakcie misji BepiColombo będą istotne pod względem oszacowania wpływu pogody kosmicznej na starzenie się modnych kraterów.
Uderzając w powierzchnię planety MESSENGER stał się pierwszym ziemskim obiektem który znalazł się na Merkurym. Jego misja zakończyła się pełnym sukcesem. Przebiegała bez żadnych problemów. Czas pracy na orbicie Merkurego wyniósł 4.1 roku, został zwiększony 4 razy w stosunku do oryginalnych planów. Pojazd wykonał 4 105 obiegów wokół planety.
Wątek: MESSENGER (kompendium) (Przeczytany 50449 razy)